(转载)为什么“猛禽”只采购了187架?——F-22研发项目的经验和教训

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导读:作者:克里斯托弗·J·尼米,美国空军中校 美国空军当前服役的战斗机中,大部分是购于二十世纪八十年代的F-15、F-16和A-10。在那十年间,空军的战斗机实力相当于36个战斗机联队,机龄平均约为10年。此后,可部署的战斗机数目持续减少,2010年《四年防务评估》确定的需求量约为16-17个战斗机联队。此外,从九十年代早期起,空军采购的新战斗机数量非常有限,造成战斗机机群的平均年龄持续增长。F-22的采购缓解了机群老化的速度但没有停止这一趋势(图1)。到2011年时,战斗机的平均机龄为21.

为什么“猛禽”只采购了187架?——F-22研发项目的经验和教训

作者:克里斯托弗·J·尼米,美国空军中校

原载《空天力量杂志》2013年夏季刊

美国空军当前服役的战斗机中,大部分是购于二十世纪八十年代的F-15、F-16和A-10。在那十年间,空军的战斗机实力相当于36个战斗机联队,机龄平均约为10年。此后,可部署的战斗机数目持续减少,2010年《四年防务评估》确定的需求量约为16-17个战斗机联队。此外,从九十年代早期起,空军采购的新战斗机数量非常有限,造成战斗机机群的平均年龄持续增长。F-22的采购缓解了机群老化的速度但没有停止这一趋势(图1)。到2011年时,战斗机的平均机龄为21.3年。

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更值得注意的是,战斗机计划服役年限“已耗”部分的相应比例显著提高(图2)。到2009年时,机群中有80%的飞机已经用掉了超过50%的计划服役期。显然,空军战斗机机群正在衰老。

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战斗机总数的持续减少恰好与F-22的研发和采购同期发生。最初,空军打算购置750架F-22,主要准备替换八十年代购买的F-15制空战斗机。就在2008年,当时的空军参谋长迈克尔·莫斯利还声明:空军至少需要381架F-22才能满足作战需求。然而此后不久,前国防部长罗伯特·盖茨在2009年宣布:F-22的生产将停止在187架。

本文以盖茨部长的决定为背景,检视F-22采购计划的前因后果,以求回答两个问题。第一:既然空军明确需要汰换其战斗机机群,为什么最终只采购了F-22原计划的25%?第二:假如空军在F-22研发期间做出了其它决定,本来是否可以达成更好的结果?最后,本文以空军的F-22采购经历为鉴,简要探讨当前战斗机采购计划的经验教训。

本文名词解释

ATF=先进战术战斗机

EMD=工程设计/制造/发展阶段

IOC=初始作战能力

APUC=平均生产单价

RDT&E=总研究/发展/测试/评估费用

F-22计划的历史

最初,空军提出的是先进战术战斗机(ATF)研发计划,旨在对付冷战时期来自苏联的一种威胁。ATF的使命是夺取空中优势,包括发现并摧毁敌人的高优先截击机、防区外干扰机、大型进攻性攻击编队等。该研发计划没有要求这款飞机配置空对地攻击、侦察或其他“多功能”。二十世纪八十年代,苏联武器尤其是米格-29和苏-27飞机的发展,严重影响了ATF的设计。苏联的这两款飞机比F-15晚十年左右,其气动性能与后者相似,而航电和远程武器系统不如后者。尽管如此,苏联的飞机技术发展令美国空军领导人担心F-15的决定性制空优势正逐渐消失,他们希望通过ATF计划保持对苏联的技术优势,凭此技术优势挫败苏联的数量优势,而将己方损失控制在可接受的范围内。

在概念构思阶段,有七家公司向空军投标。空军尔后决定增加一个演示/评估阶段,让两家组合合同商使用全尺寸样机在飞行试验中竞赛,空军选定洛克希德·马丁(洛马)公司和诺思罗普·格鲁曼(诺格)公司分别牵头组织团队研发YF-22和YF-23。1991年,空军部长唐纳德·莱斯宣布:虽然两种设计都达到了要求,但洛马的方案更胜一筹,因为它“以更低成本提供更优能力”。空军认为洛马/波音/通用动力组成的团队比诺格/麦道组成的团队更有可能信守承诺,后一组由于B-2问题和A-12的取消而声誉受损。于是,ATF演变成洛马研制的F-22。

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诺格/麦道团队YF-23失利的原因之一是由于B-2问题和A-12的取消而声誉受损

演示/评估阶段在1991年进展到工程设计/制造/发展(EMD)阶段。当时空军曾预计:新战斗机将在十年以后的2001年达到初始作战能力(IOC)。空军最初打算用F-22来替换大约790架F-15制空战斗机,但在冷战后初期的预算削减压力下,于1991年决定将生产计划从750架减到647架。当时,空军估计此计划总成本为“当年美元值”的991亿美元。这其中有195亿美元指定用于研发(包括演示/评估期间已经花掉的37亿美元)。剩余的796亿美元用于生产,即平均生产单价(APUC)为1.228亿美元。

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从ATF方案一直到F-22 EMD的演进

EMD阶段前期

二十世纪九十年代早期,对冷战后“和平红利”的期盼,使国防部的整体预算处于越来越大的压力之下。到1997财年时,国防部预算已经从1985财年的高峰值减少了38%,预算中的采购份额也同时缩减了2/3(都按恒定年美元计算)。预算的紧缩对F-22的研发造成了极其困难的环境。

空军在冷战之后采取保持优势战略,准备以牺牲兵力结构来保存其战机现代化计划。为实施此战略,需要减少40%以上的现役人数,因此在1987到2000财年期间,空军兵员从602,582人减少到351,375人;同时,空军大刀阔斧地退役了F-4、F-111和A-7等陈旧战术飞机。其结果,到1993年时,空军兵力结构已经从相当于36个战斗机联队的规模减少到27个,远远超过即将卸任的老布什政府对基本武装力量所确定的冷战后缩编幅度。然而,接任的克林顿政府决心减少不断攀升的联邦财政赤字,上任伊始,便策划军队第二轮重大重组。

空军当时认为,为多项战术飞机研发计划同时拨款可能难以如愿。另外,空军高层领导人大力支持F-22,比如,九十年代初期的战术空军司令部司令(也是1981年ATF最初需求陈述文件的撰写人)迈克尔·罗上将,在其整个军旅生涯中“一直密切参与ATF计划。”当时的空军参谋长麦瑞尔·麦克皮克上将于1994年宣称,对整个空军而言,F-22“可能是唯一最重要的[采购]计划。”退休后,他继续为采购更多F-22奔走和作证。在F-22获得如此普遍支持的环境中,其它研发计划,如A/F-X(空军和海军联合打击战斗机)和多功能战斗机(F-16的替代机)都在所谓的“摸底审查”协商中为F-22让路而被砍掉。F-22计划硕果仅存,但要求这款飞机增加性能。

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A/F-X的取消让许多猫迷扼腕

国防部采购副部长约翰·杜奇起初对F-22计划举棋不定。他主张这款飞机从第一批开始就增加空对地打击能力,最终可替换F-117。空军对此作出响应,同意扩大F-22的能力,正式要求纳入有限的空对地打击功能,此前空军对这项功能已经有所考虑。修改后的F-22设计在内置武器舱中安装了两套由全球定位系统导引的1,000磅联合直接攻击武器。洛马公司添加了这个“附加”能力,也将造价适度提高了650万美元。空军有史以来第一次为了增加空对空以外的其它能力而修改了F-22的设计。

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增加JDAM能力让F-22造价提高了650万美元

“摸底审查”报告在1993年发布,把空军的战斗机力量进一步缩减到相当于20个战斗机联队的规模。原计划的F-22生产数量也减少到了442架,削减幅度与瘦身后的新兵力结构基本成比例。空军虽然有些失望,但也如释重负,毕竟F-22计划的IOC日期不会再进一步拖到2003年以后(自1991年起,已经延后两年)。

我们面临什么威胁?

自F-22计划开始以来,针对它的主要批评,是冷战后的威胁环境无法证明F-22计划费用的合理性。1993年的“摸底审查”报告明确了冷战后国防部的责任:慑阻区域性重大冲突、维持海外存在、进行小规模干涉行动、防止大规模杀伤性武器的使用。而空军高层领导人则继续将关注重心落在应对未来的高端空中威胁,认为尽管俄罗斯不太可能对美国造成直接威胁,但它的先进飞机(连同甚至是法国“阵风”战斗机等西方国家的研发计划)仍然使我们有正当理由来继续推进F-22计划。此外,麦克皮克将军立下了对空军后来二十年采购政策影响深远的隐形战机制造决心:“我们在建设未来的空军作战部队时,隐身性和打击精确性必须是头等要求。”他向国会提供的证词为F-22做了貌似最正当的辩护,他指出F-15C的替换机必须保持在敌方领空作战的能力:“如果我们想保卫美国空域,F-15已能胜任。但是我无法知道2010年我们将不得不飞往何处作战。我可以确定的是:我想在敌人的头顶——而不是在自己同胞的上空——作战,这就是空中优势对于我们的意义,这也是为什么我们真正需要F-22。”(粗体强调来自原文)麦克皮克将军还争辩说,我们同样需要F-22来对付较低威胁的环境,他指出:波斯尼亚空中行动也证明了需要这款战机的合理性,尽管飞行员在那里没有遭遇高端威胁。空军对F-22的支持始终不渝且齐心协力,但是仍然不能令人信服。

1993年12月,国家审计总局向国会呈交了一份有关F-22计划的机密报告。随后在1994年初公布了一个非保密版本,其中并附有公众证词。该报告评定,和可能的对手战机相比,F-15在五类性能——飞行性能、雷达、远程导弹、近程导弹、航程——的四类中占据优势。报告还分析了可能挑战美军空中优势而构成空中威胁的七个国家的情况,判定这些国家(中国除外)的空军各自拥有188到460架战斗机,其数量远远少于美国当时服役的F-15制空飞机;进一步看,他们的这些飞机中真正能在性能上与F-15抗衡的先进战斗机屈指可数。报告最后预测:先进战斗机的高成本很可能阻碍这些国家这些飞机的数量激增。简言之,国家审计总局的报告承认F-22能显著提高美国的空中优势能力,但认为F-15能充分满足至少到2014年之前的制空需要。基于这个评估,它建议空军把F-22的IOC日期推迟七年。

空军激烈反驳国家审计总局的报告,抗辩说该报告低估了对手威胁,而高估了F-15的能力。空军自己的分析表明:应对未来威胁时,F-15在“航程”和“近程导弹”方面处于劣势,在“雷达”和“远程导弹”方面旗鼓相当,仅在“飞行性能”方面保持优势。具有讽刺意味的是,目前的F-22并没有在空军认定的F-15的两个弱项上取得改进。尽管如此,空军加强了对F-22的论证,通过数千次模拟来演示F-15对抗多用途前线战斗机(一个前苏联从来没有投入生产的发展项目)的情景。依照“摸底审查”报告提出的同时参与两场区域性重大冲突的要求,空军的模型设计是用两架F-15对抗8架多用途前线战斗机,推演结果是,F-22将在七天内建立空中优势,而F-15则需要22-25天——并且是在遭遇了比F-22高4.8倍的损失之后。实际上,空军是根据自己对未来威胁的设想来为F-22辩护,而没有回答国家审计总局的基本观点,即空军的对未来威胁的假设不可信。

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由于F-22的数量不足,F-15仍需要服役很长时间

1997年《四年防务评估》

仅在“摸底审查”报告一年后,F-22计划再次受到压力。国防部副部长杜奇于1994年8月18日向各军种发送备忘录,要求对数项重大采购计划进行审核。杜奇自己注意到:威胁的降低使F-22计划更难成立。他让空军考虑将F-22生产推迟四年的可能性。不久之后,洛马公司成立了一个“衍生机型团队”来探索如何进一步拓宽F-22的任务能力。该团队构思了一款能压制敌防空火力的衍生机(F-16Block50/52“野鼬鼠”后续机)和一款能深入敌方领空收集电子发射信号的电子监视衍生机。然而,这两个衍生版本一直停留在制图板上,设计团队也在1997年解散,重新回到原设计版本。

尽管如此,空军还是感到了更大压力,它必须证明F-22能满足更多的要求。一位匿名国会人士说:“我希望空军已准备好展示更完善的新战机版本。”空军意识到,重大的设计修改将使飞机造价突破可接受的水平,因此着手调整基础版本的F-22来增加其他任务能力。比如,《航空周刊与空间技术》报道说:F-22将“收集和截听电子信号,由此为海军“战斧”巡航导弹或陆军火箭炮弹精确打击指示敌方指挥所的位置。”而且,空军官员暗示了一种类似RC-135“铆接”侦察机的战略电子情报收集能力。然而,这些能力不是F-22设计标准的一部分,目前部署的F-22不能有效地执行这些任务。

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为了强调F-22可以执行对地攻击任务而不仅仅是单纯的空优战斗机,美国空军在一段时期内把F-22的编号改为了F/A-22

还有更多例子表明空军为F-22计出的大量努力。例如,一位匿名空军官员指出:F-22“可与机外来源良好连接,具有一个能独立收集大量信息的传感器套件,外加一个电子扫描雷达,该雷达对雷达横切面小的巡航导弹和多种导弹组合具有良好的敏感性。”但事实上,升级后的F-15C在这些方面与F-22不相上下,或者更胜一筹(F-22只在传感器套件上明显优越)。再者,此辩说忽视了两个方面,一是没有提及F-22的最大优势(隐形),二是没有提及F-15C升级版在F-22的IOC日期数年之前就可面世且成本低得多。在另一个例子中,罗纳德·福格尔曼将军在为F-22的442架需求量辩护时声称,在未来的地面战争中,它将使领土损失减少18%,地面伤亡减少28%,装甲部队损失减少15%,只是这些辩说没有经得起伊拉克、阿富汗和利比亚战争的考验,大打了折扣。

不顾空军的反对,1997年5月的《四年防务评估》把F-22的生产计划进一步强制压缩到339架。文件指出:先前的缩减反映了军队的整体裁减,这次把F-22压缩到339架,则是“考虑到F-22的能力远胜于F-15,国家的整体采购能力不足,以及需与兵力结构的决定相一致。”空军唯一感到的欣慰是,此文件“承诺支持两个F-22攻击机联队的生产数量,”意味着能把F-22的生产总数恢复到400-500架—但该承诺始终没有兑现。

EMD阶段后期

到1996年时,计划成本飙升迫使空军部负责采购的助理部长特许设立了一个联合评估小组,旨在估算计划的未来费用并制定控制费用增长的措施。联合评估小组估计:EMD阶段将耗资185亿美元(这个数字不包括演示/评估期间花费的37亿美元)。国会随后采用这个数字来确定1998年《国防授权法》中的EMD限额,并设定了一个434亿美元的生产限额。这对F-22计划而言是一个重大的转折点,即从需求驱动转为预算驱动。根据这个“量财力购买”的战略,数量减少所节省出的资金可用于补贴生产成本。空军和洛马公司的官员起初表现出信心,相信有能力在不减少数量的同时把成本控制在国会新设的限额之内。然而,费用继续上升。

紧随1997年的《四年防务评估》之后,空军开始实施新的部队部署结构。到2000年,所有可作战战斗机中队都被编入十支空天远征部队之中,这十支远征部队可以部署来满足威慑、应急或作战的需要。与此同时,空军也明显认识到,生产339架F-22的成本将远远超过434亿美元,必须采取新的采购战略,才能获得更多资金支援,以阻止飞机生产数量的逐渐减少。空天远征部队结构成了F-22架数需求的立论依据。空军的论证是:由于每支远征部队配备一个制空F-15C中队(每个中队有24架飞机),那么空军需要10个F-22作战中队。空军部长詹姆斯·罗奇后来确定,需要的确切数目为381架,这个总数包括训练、测试和补充损耗所需的飞机。在F-22的整个生产期间,远征部队的需求构成空军采购F-22的依据。

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2007年第27战斗机远征中队的F-22首次部署到嘉手纳空军基地

2001年,小布什总统任命拉姆斯菲尔德为国防部长,并命令他改革国防部。新国防部长用“转型”一词,来概括国防部对后冷战时代中世界各种新型威胁所做的调整。在向众议院拨款委员会所做的早期证词中,他也阐明了装备延寿的需要:“‘战斧’巡航导弹计划和目前服役的F-15、F-18、F-16飞机都是二十世纪七十年代研制的……,九十年代起长期停购,导致军队现在难以为继。我们必须下定决心,改善现状,利及继任。”问题是哪些采购计划将被视为支持这次转型。上任伊始,拉氏似乎已对F-22计划表示怀疑;事实上,他在整个证词中只字未提空军的这项最高优先采购计划。

到2004年后期,拉姆斯菲尔德部长认定更多的F-22并不支持他的转型愿景,于是寻求更多的数量削减。成本的大幅超支,加上备受瞩目的空军采购部门高级官员达琳·杜云的采购丑闻,削弱了空军为该计划辩解的能力。在2004年后期,总统第753号预算指令砍掉了2008年以后的生产资金,实际上把F-22的生产终止在183架。此后,空军极力抗争五年之久,企图推翻这项决定,最后仅以增加4架F-22告终。

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拉姆斯菲尔德最终拍板,把F-22的生产数量终止在183架,后来空军极力抗争又获得了4架

性能与成本

要了解187架F-22这个生产限额,我们必须进一步了解此飞机的性能与成本。简言之,F-22的性能是否符合期望?如果符合,那么成本是多少?就性能而言,2004年的初始运行测试和评估认定F-22有“压倒性优势。”空军分析家最近更强化了这个评估结论,认为在相类似的高威胁环境中,F-22的胜负率要比F-15、F-16或F/A-18高达30倍。尽管四代机飞行员通常能在50英里或更远的距离用雷达“看到”非隐形战斗机,但他们通常无论是用雷达、肉眼或其它方式,都发现不了F-22。今天的F-22明显体现出其原始设计的空对空优势,有力证明了在雷达称霸的现代空战环境中,隐形能带来巨大的优势。

而且,F-22证明能在第四代战斗机根本无法生存的高威胁环境中进行空对地攻击。先进的地空导弹系统,诸如俄罗斯的S-300(北约代码为SA-10和SA-20),是这些环境中的决定性因素。S-300与美国“爱国者”地空导弹类似,从1980年一直使用到现在。中东虽然目前还没有一个国家拥有S-300导弹,但伊朗已经表明兴趣,而且中国和俄罗斯都已大量部署这种导弹。此武器系统能从100英里以外攻击第四代战斗机。单独一个S-300导弹营就可能将F-15E、F-16、F/A-18却步于约200英里范围之外。改进型S-400(北约代号为SA-21)进一步提高了最大交战距离。幸运的是,F-22能隐身突破,在这些导弹系统的最大交战范围内有效地行动。

然而,F-22并非完美无缺,航程有限和维修要求高是两个最严重的缺陷。该飞机的最大航程稍高于F-16,但比F-15C差得太远,而F-22原本是为替换F-15而设计的。这一事实引起三个重大后果:遂行作战需要更多空中加油机支援;只能有限突入敌方纵深领空;飞行员无法充分利用F-22的超音速巡航能力。在维护方面,该战机也比最初预期更困难。空军承认:F-22的“雷达吸波金属蒙皮是造成维修困难的主要原因,还有其他意料之外的缺陷。”空军需要不间断地维修这些涂层,才能保证F-22处于战备状态,故而大幅增加了所需维修人员(和费用)。而且,在传统(与隐身性无关的)维护项目方面,初期情况表明,F-22也比前代战斗机的费用高。不过随着维修人员增加经验,这个问题得到大幅改善。例如,2004年的平均维修间隔时间为0.97飞行小时,但是对较新的F-22,这项指标近来已提高到3.22个飞行小时。

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F-22的涂层维护占据了相当大的人力物力

另一项重要考量和专业化要求相关。空空作战有许多非常高度的特殊要求,特别注重如何对抗高端空中威胁。因此F-22采纳了一些非常专业化的一体化航电结构设计,而今若要跟上不断出现的新需要而升级改造,其代价非常高昂。结果是,在某些作战环境中,F-22的表现反而不如老式的第四代战斗机。例如在低威胁环境中,F-22难以成为一种空对地作战平台,从来比不上A-10、F-15E、F-16或F/A-18等的空对地作战能力。这些老型机所适用的空对地攻击弹药种类要广得多,也更容易通过改造接纳新技术(例如新一代瞄准吊舱),通常航程更大及巡逻时间更长,而且购买成本和运行费用也更低。这些因素,加上阿富汗、伊拉克(从2003年以来)和利比亚战场都不存在任何空中威胁的现实,都使得F-22没有用武之地。鉴于空军没有往这些国家部署这款最新式战斗机,批评马上接踵而至,指称F-22无战可打,留之何用。

总之,F-22的性能表现达到设计要求,大致满足期望。它是一款卓越的空对空战斗机,其隐身性、先进航电设备和机动性在现代战斗中优势毕显,其空对地攻击能力也相当强大。然而,F-22执行这些任务的效能在很大程度上取决于对手的威胁。如果不存在依靠雷达的地面威胁,那么在执行空对地攻击任务时,它并不比老式第四代飞机更有优势。下一个问题要讨论为这些性能付出的成本。

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昂贵的F-22却不适应现在的低烈度空地作战,这不能不说是一个讽刺

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